Штокман Е.А. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности
Подождите немного. Документ загружается.
При обработке воздуха по принятой схеме нельзя обеспечить строго заданного значения относительной влажности воздуха в обслуживаемом
помещении, поэтому значение ф задается в определенных допустимых пределах (например, от а до b).
Принимаем следующие обозначения: параметры наружного воздуха — t
H
и J
H
, расчетные параметры внутреннего воздуха — t
B
и ф
В
= а/b.
На рис. 4.9 наружный воздух в количестве L, кг/ч, поступает в кондиционер 1, из которого после обработки в оросительной камере
Рис. 4.9. Принципиальная схема кондиционирования воздуха в летнее время при использовании адиабатного процесса для снижения температуры
воздуха: 1 - кондиционер;
2 - кондиционируемое помещение;
3 - вытяжная система; 4 - вентилятор; 5 - калорифер второго подогрева; 6 - оросительная камера;
7 - калорифер первого подогрева.
Рис. 4.10. Построение в J-d-диаграмме адиабатного процесса обработки воздуха в летнее время.
направляется в помещение 2; из помещения обработанный воздух удаляется вытяжной системой 3.
Построение процесса на J-d-диаграмме выполняется в следующей последовательности. Наносится точка Н, характеризующая состояние наружного
воздуха (рис. 4.10). Наружный воздух с состоянием, соответствующим точке Н, поступает в оросительную камеру, где вступает
в контакт с
мелкораспыленной водой, имеющей температуру мокрого термометра. Процесс изменения состояния протекает адиабатически (изоэнтальпийно) по
лучу НО ( е = 0) и завершается в точке пересечения луча с кривой ф=90% (точка О). Изотерма точки О соответствует минимальной температуре (t
0
),
которой можно достичь при использовании адиабатного процесса. В результате такой обработки температура воздуха снижается на величину ∆t=t
H
-t
0
.
Энтальпия воздуха при этом сохраняется примерно постоянной.
Из построения процесса (рис. 4.10) можно убедиться, что чем больше значение ф
н
, тем меньше становится значение At. Следовательно, можно сделать
вывод, что использование адиабатного процесса для снижения температуры приточного воздуха целесообразно только при сравнительно низких
значениях относительной влажности воздуха.
После камеры орошения воздух, имеющий параметры точки О, забирается вентилятором и по воздуховодам направляется в обслуживаемое помещение.
По пути до приточного отверстия температура воздуха
повышается в результате подогрева его в вентиляторе (вследствие трения), а также в
воздуховодах (в результате теплопоступле-ний через стенки). Повышение температуры на указанном пути можно ориентировочно определить по
формуле:
∆t=0,001∆p,
где Др — потери полного давления в приточных воздуховодах, Па.
Обычно принимают At равным 1-1,5 °С.
В результате этого повышения температуры воздух принимает состояние, характеризуемое точкой П. Точка П соответствует параметрам воздуха, с
которыми он поступает в обслуживаемое помещение.
Далее по известным количествам тепло- и влаговыделений в помещении определяется величина тепловлажностного (углового) коэффициента луча
процесса в помещении е
п
. Затем через точку П проводится луч ПВ процесса в помещении до пересечения с изотермой, соответствующей заданному
значению внутренней температуры. Полученная в результате построения точка В определит параметры внутреннего воздуха. Построение можно
считать законченным, если относительная влажность воздуха в точке В удовлетворяет заданным пределам ф
в
=а/b.
Пример
Определить количество вентиляционного воздуха и параметры приточного воздуха для помещения с избыточной теплотой и влагой. Величина углового
коэффициента луча процесса в помещении e
п
=84000/10=8400, где 84000 кДж/ч — количество полной теплоты, поступающей в помещение,
полученное на основании теплового баланса; 10 кг/ч — количество влаги, поступающей в воздух помещения (результат баланса по влаге).
Расчетные параметры наружного воздуха: t
н
=32 °C; J
H
=59,2 кДж/кг, параметры внутреннего воздуха: t
B
=28 °C и ф
в
не выше 65%.
Решение
Наносим точку Н (см. рис. 4.11), соответствующую состоянию наружного воздуха. Через точку Н проводим луч адиабатного увлажнения до пересечения
с кривой ф=90% в точке О, параметры которой равны: t
0
=21,7 °C; ф
о
=90%; J
0
=59,2 кДж/кг и d
0
=14,7 г/кг сух. возд. Затем через точку О проводим
луч подогрева воздуха в вентиляторе и воздуховодах. Приняв, что температура повышается на 1 °С, получаем точку П, характеризующую состояние
приточного воздуха и имеющую параметры: t
n
=22,7 °С; ф
п
=84%; J
п
=60,0 кДж/кг сух. возд.; d
n
=14,7 г/кг сух. возд. Через точку П проводим луч
процесса в помещении до пересечения с изотермой заданной температуры внутри помещения.
Рис. 4.11. Построение на J-d-диаграмме адиабатного процесса обработки воздуха с заданными параметрами.
Точка В пересечения этого луча с изотермой внутреннего воздуха (t
B
=28 °C) определяет параметры, соответствующие состоянию внутреннего воздуха.
Параметры точки В: ф
в
=65%; J
B
=68 кДж/кг сух. возд.; d
B
=15,7 г/кг сух. возд.
Из построения процесса на J-d-диаграмме можно сделать вывод, что относительная влажность воздуха не выходит за пределы заданной относительной
влажности. Таким образом, построение процесса можно считать законченным.
Количество вентиляционного воздуха будет равно:
Количество влаги, испарившейся в камере орошения: W
исп
= 10500 (14,7 - 10,5) 10
-3
= 44,1 кг/ч.
Приведенный выше метод обработки воздуха можно применять только в том случае, когда точка В находится в пределах допустимых значений
относительной влажности. В практике часто сталкиваемся с такими условиями, при которых линия луча процесса в помещении проходит в зоне
высоких значений относительной влажности, в результате чего значение относительной влажности
точки В выходит за допустимые пределы. Если не
представляется возможным применить рассмотренную схему обработки воздуха, то используют схему, предусматривающую частичное подмешивание
наружного воздуха к воздуху, прошедшему через оросительную камеру.
При использовании указанной схемы обработки воздуха в оросительную камеру кондиционера поступает только часть общего количества воздуха,
равная L
д.п.
, кг/ч. В камеру подается наружный воздух состояния Н. После камеры орошения этот воздух приобретает состояние, характеризуемое
точкой О. Другая часть наружного воздуха, пройдя по обводному каналу (байпасу), смешивается с воздухом, выходящим из оросительной камеры. В
результате смешивания обрабатываемый воздух приобретает состояние П. Затем воздух в количестве L
0
проходит через вентилятор и поступает в
распределительные воздуховоды. В вентиляторе и воздуховодах воздух подогревается на 1-1,5°, приобретая при этом состояние, характеризуемое
точкой П. С этими параметрами обрабатываемый воздух поступает в обслуживаемое помещение. Приточный воздух ассимилирует теплоту и влагу, в
результате чего в помещении устанавливается заданное состояние внутреннего воздуха, характеризуемое точкой В.
Принципиальная схема обработки
воздуха приведена на рис. 4.12.
Исходными данными для построения процесса обработки воздуха на J-d-диаграмме являются заданные параметры наружного и внутреннего воздуха, а
также величины тепловлажностного (углового) коэффициента.
Построение процесса выполняется в следующей последовательности. На поле J-d-диаграммы наносится точка Н, характеризующая состояние
наружного воздуха (рис. 4.13). Через точку Н проводится луч
адиабатного процесса испарения (е
ув
=0) до пересечения с кривой ф=90% в точке О.
Параметры точки характеризуют состояние воздуха, прошедшего через дождевое пространство камеры орошения.
Затем на J-d-диаграмму наносится точка В, соответствующая заданным параметрам внутреннего воздуха. От точки В вниз по линии d
B
=const в масштабе
температур откладывается отрезок ВВ', соответствующий 1-1,5 °С, в результате чего получается точка В', через которую проводится луч процесса в
помещении с угловым коэффициентом е
п
. Точка пересечения луча процесса с линией НО (точка П') определяет состояние смеси воздуха, поступающего
в вентилятор. Через точку П' проводится линия d
n
=const, на которой в масштабе температур откладывается отрезок ПП' соответствующий 1-1,5 °С. В
результате построения определяется положение точки П, характеризующей параметры приточного воздуха. Точка П соединяется прямой с точкой В.
Прямая ПВ является лучом процесса изменения состояния воздуха в помещении. Графическое построение процесса обработки воздуха на J-d-
диаграмме на этом заканчивается.
Рис. 4.12. Принципиальная схема кондиционирования воздуха в летнее время при использовании адиабатного процесса с применением частичного
подмешивания наружного воздуха к воздуху, прошедшему через дождевое пространство:
1 — кондиционируемое помещение; 2 — вентилятор; 3 — калорифер второго подогрева; 4 — калорифер первого подогрева; 5 — оросительная камера.
Рис. 4.13. Построение на J-d-диаграмме адиабатного процесса обработки воздуха в летнее время с применением частичного подмешивания наружного
воздуха к воздуху, прошедшему через дождевое пространство.
Аналитически определяется общее количество приточного воздуха, количество воздуха, проходящего через байпас, и воздуха, прошедшего через
камеру орошения, а также количество влаги, испарившейся в камере.
Определение указанных количеств воздуха
и влаги показано в следующем примере.
Пример
Определить количество вентиляционного воздуха и произвести расчет кондиционирования (адиабатное увлажнение) для помещения с избыточной
теплотой и влагой. Величина углового коэффициента луча процесса в помещении е
п
= 18000/4,6 = 3910, где 18000 кДж/ч
— количество полной теплоты, поступающей в помещение; 4,6 кг/ч
— количество влаги, поступающей в воздух помещения. Данные значения тепло- и влаговыделений получены на основании составления теплового и
влажностного балансов для рассматриваемого помещения.
Расчетные параметры наружного воздуха: t
H
=31 °С; J
H
=59 кДж/кг;
параметры внутреннего воздуха: t
B
=28 °С; ф
в
=60%.
Решение
Наносим точку Н (рис. 4.14), соответствующую параметрам наружного воздуха. Через точку Н проводим луч адиабатного увлажнения до пересечения с
кривой ф=90% в точке О, параметры которой рав-
ны: t
0
=21,7°C; ф
o
=90%; j
o
=59,0 кДж/кг и d
0
=14,7 г/кг сух. возд. Затем определяем положение точки В на J-d-диаграмме. Точка В соответствует
состоянию внутреннего воздуха в помещении. Через точку В проводим линию d
B
=const, по которой откладывается вниз от точки В отрезок ВВ',
соответствующий в масштабе температур 1 °С. Дальнейшее построение выполняется в следующем порядке. Через точку В' проводим луч процесса
изменения состояния воздуха в помещении (е
п
=3910) до пересечения с лучом НО в точке П'. Параметры точки П' определяют необходимое состояние
смешанного воздуха после оросительной камеры. Эти параметры имеют следующие значения: t
п
. =25,4 °С; J
п
. =59,0 кДж/кг; ф
п
. =65%; d
n
.=13,2 г/кг
сух. возд.
Рис. 4.14. Построение на J-d-диаграмме адиабатного процесса обработки воздуха заданных параметров с применением частичного подмешивания
наружного воздуха к воздуху, прошедшему через дождевое пространство.
Через точку П' проводим линию d
n
=const и откладываем на ней отрезок, соответствующий 1 °С. В результате получим точку П, параметры которой
определяют состояние приточного воздуха, поступающего в помещение.
Параметры точки П: t
n
=26,4 °C; ф
п
=59%; J
n
=60 кДж/кг; d
n
=13,2 г/кг сух. возд. Прямая ПВ является лучом изменения состояния воздуха в помещении.
После этого определяем необходимое количество вентиляционного воздуха:
где W — суммарные влаговыделения в помещении, кг;
Для того чтобы определить количество воздуха, проходящего через камеру орошения и байпас, воспользуемся пропорцией
Откуда
Количество воздуха, проходящего через камеру орошения, будет равно:
L
дп
= L
0
- L
б
= 3830 - 1450 = 2380 кг/ч.
В соответствии с построенной схемой обработки воздуха количество испарившейся влаги для увлажнения воздуха составит:
Для обработки воздуха в местностях с сухим жарким климатом можно рекомендовать систему кондиционирования воздуха на основе использования
прямого адиабатного (изоэнтальпийного) охлаждения с применением регулируемого процесса в оросительной камере. Принципиальная схема этой
системы показана на рис. 4.15.
При использовании указанной схемы заданная влажность воздуха на выходе из камеры орошения достигается изменением количества
воды,
подаваемой в дождевое пространство, и применением форсунок, обеспечивающих необходимое распыление воды в широком диапазоне изменения
давления перед ними.
Рис. 4.15. Схема системы кондиционирования воздуха с применением прямого адиабатного охлаждения: ВПI, ВПII — воздухоподогреватель 1-й и 2-й
ступеней; ОК — оросительная камера.
В обработке воздуха принимает участие только оросительная камера, а воздухоподогреватели первой и второй ступеней в теплый период года не
включаются. Исходными данными для построения процесса на J-d-диаграмме являются заданные параметры наружного и внутреннего воздуха,
величина тепловлажностного (угло-вого) коэффициента луча изменения состояния приточного воздуха в помещении, температура удаляемого воздуха.
Построение процесса
обработки воздуха выполняется в следующей последовательности. На поле J-d-диаграммы наносятся точки Н и В,
соответствующие состояниям наружного и внутреннего воздуха (рис. 4.16). Через точку Н проводится луч адиабатного увлажнения воздуха (J
H
=const).
По пути от кондиционера к обслуживаемому помещению обработанный воздух нагревается в вентиляторе и воздуховодах на 1-1,5 °С. В результате
адиабатного процесса в оросительной камере обрабатываемый воздух должен получить состояние, характеризуемое точкой О. Температура в этой
точке должна быть ниже температуры приточного воздуха на 1-1,5 °С. Для того чтобы определить положение точки О
на линии J
H
=const, производится
вспомогательное построение, которое выполняется следующим образом. От точки В вниз по линии d
B
=const в масштабе температур откладывается
отрезок ВВ', соответствующий 1-1,5 °С. Через полученную точку В' проводится луч процесса изменения состояния воздуха в помещении е
п
до
пересечения с линией J
H
=const в точке О. Затем через точку О проводится линия d
0
=const, по которой вверх от точки О откладывается отрезок,
соответствующий температуре нагрева обрабатываемого воздуха в вентиляторе и воздуховодах, т. е. 1-1,5 °С. В результате построения получаем точку
П, параметры которой соответствуют параметрам приточного воздуха.
Состояние приточного воздуха при поступлении в обслуживаемое помещение изменяется в результате ассимиляции теплоты и влаги.
Рис. 4.16. J-d-диаграмма с применением режима прямого адиабатного охлаждения воздуха.
Изменение происходит от параметров П в соответствии с величиной углового коэффициента луча процесса е
п
. Точка В, соответствующая параметрам
воздуха в рабочей зоне помещения, находится на пересечении луча е
п
с изотермой t
B
. Точка У, характеризующая состояние удаляемого воздуха,
находится на пересечении линии е
п
с изотермой t
y
. Линия ПВУ представляет собой линию процесса изменения состояния воздуха в помещении.
Расход приточного воздуха определяется из условия удаления из помещения избытков теплоты и влаги:
Расход воды на испарение в камере орошения:
Пример
Определить количество вентиляционного воздуха и произвести расчет кондиционирования (адиабатное увлажнение) в теплый период года для
помещения, в котором происходит выделение теплоты и влаги ∑Q=101520 кДж/г и W=21,6 кг/г. Угловой коэффициент, характеризующий изменение
состояния воздуха в помещении, е
пом
= 101520/ 21,6 = 4700.
Расчетные параметры наружного воздуха: t
H
=36 °C; ф
н
=20%; d
H
=7,5 г/кг сух. возд.; J
H
=55,4 кДж/кг. Параметры воздуха внутри помещения: t
B
=28 °C;
ф
в
=55%; d
B
=13,2 г/кг сух. возд.; J
B
=62,0 кДж/кг. Температура удаляемого воздуха t
y
=30 °C.
Решение
Через точку Н, соответствующую состоянию наружного воздуха, проводим линию J
H
=const (рис. 4.17). Затем наносим точку В, соответствующую
параметрам внутреннего воздуха, и через нее проводим линию d
B
=const, на которой откладываем вниз от точки В отрезок ВВ', соответствующий в
масштабе температур 1 °С. Через точку В проводим луч процесса изменения состояния воздуха в помещении до пересечения с линией J
H
=const в точке
О с параметрами t
0
=24,4 °C; J
0
=55,4 кДж/кг; ф
0
=63%; d
0
=12,l г/кг сух. возд.